顏色(se)模型(顏色(se)空(kong)間)就是描述(shu)用一(yi)組(zu)數值來描述(shu)顏色(se)的數學模型。在彩色圖像處理中，選擇合適的彩色模型是很重要的。從應用的角度來看，彩色模型可分為兩類：

一(yi)、面向硬(ying)件設(she)備的(de)彩色模型

1.RGB模型(xing)

   最典型、最常用(yong)的面向硬件(jian)設備(bei)的彩(cai)色(se)模型是三基色(se)模型，即RGB模型。電視、攝像(xiang)機和彩(cai)色(se)掃描儀(yi)都(dou)是根據RGB模型工作的。RGB顏色(se)模型建立在笛卡(ka)爾坐標(biao)(biao)系統里(li)，其(qi)中三個(ge)(ge)坐標(biao)(biao)軸分別代(dai)表R、G、B，如圖1所示(shi)，RGB模型是一個(ge)(ge)立方體，原點(dian)對應黑(hei)色(se)，離原點(dian)最遠的頂(ding)點(dian)對應白(bai)色(se)。RGB是加色(se)，是基于光(guang)(guang)(guang)的疊加的，紅(hong)光(guang)(guang)(guang)加綠光(guang)(guang)(guang)加藍光(guang)(guang)(guang)等于白(bai)光(guang)(guang)(guang)。應用(yong)于顯示(shi)器(qi)這樣的設備(bei)。

圖1.RGB模型

RGB顏(yan)(yan)色(se)空(kong)間(jian)(jian)的(de)(de)主要(yao)缺點是(shi)不(bu)直觀，從R、G、B的(de)(de)值中很難(nan)知(zhi)(zhi)道該值所代表顏(yan)(yan)色(se)的(de)(de)認知(zhi)(zhi)屬性，因此RGB顏(yan)(yan)色(se)空(kong)間(jian)(jian)不(bu)符合(he)人對顏(yan)(yan)色(se)的(de)(de)感知(zhi)(zhi)心理(li)。另外，RGB顏(yan)(yan)色(se)空(kong)間(jian)(jian)是(shi)最不(bu)均勻的(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)空(kong)間(jian)(jian)之(zhi)一，兩種顏(yan)(yan)色(se)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)知(zhi)(zhi)覺差(cha)異(yi)不(bu)能采用該顏(yan)(yan)色(se)空(kong)間(jian)(jian)中兩個顏(yan)(yan)色(se)點之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)距離來表示。

2.CMY模型

  CMY模型主要用于彩色打印，圖像處理中幾乎沒用到過。

3.YCrCb模型

YCbCr模型中，Y是指亮度分量，Cb指藍色色度分量，而Cr指紅色色度分量。人的肉眼對視頻的Y分量更敏感，因此在通過對色度分量進行子采樣來減少色度分量后，肉眼將察覺不到的圖像質量的變化。YCbCr模型常用與膚(fu)色檢測中。

  RGB轉換YCbCr公式(shi)：
　　   Y=0.299R+0.587G+0.114B
　　   Cb=0.564(B-Y)
　　   Cr=0.713(R-Y)
   YCbCr轉換RGB公式：
　   　R=Y+1.402Cr
　  　 G=Y-0.344Cb-0.714Cr
          B=Y+1.772Cb

二(er)、面向視覺感知的彩色模型

    面(mian)向(xiang)硬件設(she)備的(de)彩色模型與人的(de)視覺感知(zhi)有一定的(de)差距且使用(yong)時不太方便(bian)，如給定一個(ge)彩色圖像，人眼(yan)很難判定其中的(de)RGB分量，這(zhe)是面(mian)向(xiang)視覺感知(zhi)的(de)彩色模型比較(jiao)方便(bian)。這(zhe)些模型即與人類顏色視覺感知(zhi)比較(jiao)接近，有獨立與顯(xian)示設(she)備。

1.HSI模(mo)型

圖2.HSI模型

• 色(se)(se)調H(Hue):與光波的(de)(de)波長有關(guan)，它(ta)表(biao)示人的(de)(de)感官對不同顏色(se)(se)的(de)(de)感受，如(ru)紅色(se)(se)、綠(lv)色(se)(se)、藍色(se)(se)等，它(ta)也(ye)可表(biao)示一定范圍(wei)的(de)(de)顏色(se)(se)，如(ru)暖色(se)(se)、冷色(se)(se)等。H的(de)(de)值對應指向該點的(de)(de)矢量與R軸的(de)(de)夾角。
• 飽和(he)度(du)(du)S(Saturation)：表示(shi)顏色(se)的(de)(de)純度(du)(du)，純光譜色(se)是完全飽和(he)的(de)(de)，加入白光會稀釋(shi)飽和(he)度(du)(du)。飽和(he)度(du)(du)越(yue)大，顏色(se)看(kan)起來就會越(yue)鮮(xian)艷，反(fan)之亦(yi)然(ran)。三角(jiao)形中(zhong)心的(de)(de)飽和(he)度(du)(du)最小，越(yue)靠外(wai)飽和(he)度(du)(du)越(yue)大。
• 亮度(du)I(Intensity)：對應成像(xiang)(xiang)亮度(du)和圖(tu)像(xiang)(xiang)灰度(du)，是顏(yan)色(se)的明亮程(cheng)度(du)。模(mo)型中間截面(mian)向(xiang)(xiang)上變(bian)白（亮）；向(xiang)(xiang)下變(bian)黑（暗）

2.HSV模(mo)型

HSI與HSV的區別。

圖3.HSV模(mo)型(xing)

  (1)RGB空間轉換HSI空間

  (2)RGB空(kong)間(jian)(jian)轉(zhuan)換HSV空(kong)間(jian)(jian)

3.HSB模型

HSB模型

• 色調H(Hue)：在(zai)0~360°的標(biao)準色環上，按照角(jiao)度值標(biao)識(shi)。比如紅是(shi)0°、橙色是(shi)30°等。
• 飽和(he)度(du)S( saturation )：是指顏色(se)的強度(du)或(huo)純度(du)。飽和(he)度(du)表示色(se)相中彩(cai)色(se)成分所占的比(bi)例，用從(cong)0%(灰色(se))~100%(完全飽和(he))的百分比(bi)來度(du)量。在(zai)色(se)立(li)面上飽和(he)度(du)是從(cong)左向右逐漸增加的，左邊線為0%，右邊線為100%。
• 亮度(du)B( brightness )：是(shi)顏色的(de)(de)明暗程度(du)，通常是(shi)從(cong)0(黑)~100%(白)的(de)(de)百分比來度(du)量的(de)(de)，在色立面中從(cong)上(shang)至下逐漸遞減，上(shang)邊(bian)線為100%，下邊(bian)線為0% 。

3.L*a*b模(mo)型

從視覺感知的(de)(de)均(jun)勻(yun)的(de)(de)角(jiao)度，人(ren)所(suo)感知到的(de)(de)兩(liang)個(ge)顏色(se)(se)(se)(se)之間(jian)(jian)的(de)(de)距(ju)離(li)應該與這兩(liang)個(ge)顏色(se)(se)(se)(se)在表(biao)達(da)它們的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)空(kong)間(jian)(jian)中(zhong)的(de)(de)距(ju)離(li)月成比例越好。換(huan)句話(hua)說(shuo)，如果在一個(ge)顏色(se)(se)(se)(se)空(kong)間(jian)(jian)中(zhong)，人(ren)所(suo)觀察的(de)(de)兩(liang)種彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)區別程度與該彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)空(kong)間(jian)(jian)中(zhong)兩(liang)點(dian)間(jian)(jian)的(de)(de)歐式(shi)距(ju)離(li)相對應，則該空(kong)間(jian)(jian)為均(jun)勻(yun)彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)空(kong)間(jian)(jian)。L*a*b模型是一種均(jun)勻(yun)的(de)(de)彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)模型，它也是基于(yu)對立(li)色(se)(se)(se)(se)理(li)論和參考白點(dian)，模型結構如圖所(suo)示。

圖3.L*a*b模型

Lab色彩模型是由明度(L)和有關色彩的a,b三個要素組成。

• L表示明度(Luminosity)，L的值域(yu)由0到100，L=50時，就相當(dang)于(yu)50%的黑(hei)
• a表示從洋紅色至綠色的范圍，a的值域由+127至-128，其中(zhong)+127就是(shi)紅色，漸漸過(guo)渡(du)到-128的時候就變成綠色。
• b表示(shi)從黃(huang)色至藍色的范圍，b的值(zhi)域也是(shi)(shi)由+127至-128，+127是(shi)(shi)黃(huang)色，-128是(shi)(shi)藍色。